2023年天津市新四区示范校高二年级第二学期期末联考
物理试卷
一、单选题（本大题共5小题，共25分）
1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是( )
A. 判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则
B. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功
C. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零
D. 静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
2. 如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是( )
A. 水桶自身重力的大小
B. 水管每秒出水量的大小
C. 水流对桶撞击力的大小
D. 水桶与水整体的重心高低
3. 如图甲所示，一弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一小球，弹簧无形变时小球静止于光滑水平地面上点处。若把小球拉至点后由静止释放，小球向左运动最远位置为点，以水平向右为正方向，小球的振动图像如图乙所示，则下列正确的是( )
A. 、之间的距离为
B. 在时间内，小球运动的路程为
C. 时刻小球位于点，且此时小球的加速度最小
D. 在时间内，小球运动的速度逐渐减小，弹簧弹性势能逐渐减小
4. 关于下列实验或现象的说法，正确的是( )
A. 图甲说明薄板一定是非晶体
B. 图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且
C. 图丙的实验情景可以说明气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关
D. 图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡
5. 海浪机械能是未来可使用的绿色能源之一，利用海浪发电可加速地球上碳中和的实现．某科技小组设计的海浪发电装置的俯视图如图所示，圆柱体磁芯和外壳之间有辐射状磁场，它们可随着海浪上下浮动，磁芯和外壳之间的间隙中有固定的环形导电线圈，线圈的半径为，电阻为，所在处磁场的磁感应强度大小始终为，磁芯和外壳随海浪上下浮动的速度为，随时间的变化关系为，其中的为海浪上下浮动的周期．现使线圈与阻值为的电阻形成回路，则该发电装置在一个周期内产生的电能为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共15分）
6. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，电路中的个灯泡完全相同，当、端输入如图乙所示的正弦交变电压时，每个灯泡消耗的电功率均为，下列说法正确的是( )
A. 每个灯泡两端的电压为 B. 通过每个灯泡的电流为
C. 通过定值电阻的电流为 D. 定值电阻的电功率为
7. 甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速度”的实验，回来后共同绘制了图像，如图甲中、所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法正确的是
A. 单摆的固有周期由摆长和摆球质量决定
B. 图线所对应的地点重力加速度较小
C. 若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的重力加速度
D. 如果甲同学减小摆长，他得到的共振曲线的峰将向右移动
8. “世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备火箭含燃料、椅子、风筝等总质量为，点燃火箭后在极短的时间内，质量为的炽热燃气相对地面以的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为，则 ( )
A. 火箭的推力来源于燃气对它的反作用力
B. 在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为
C. 喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为
D. 在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒
三、实验题（本大题共1小题，每空2分，共12分）
9. 某实验小组采用如图所示的实验装置，对斜槽末端两个小球碰撞过程进行研究。实验步骤如下：
用天平分别测出半径相同的两个小球的质量分别为和，并选定质量为_________选填“”或“”的小球为入射球。
在水平桌面上安装好实验装置，调整斜槽使其末端_________，然后固定。
在桌面适当的位置，上、下铺放好复写纸和白纸，记下悬挂于斜槽末端边缘的重锤线所指的位置。
将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽的某一高度处无初速滚下，使两球发生碰撞。保持入射小球释放高度不变，重复实验次。标出碰撞后入射小球落点的平均位置和被碰小球落点的平均位置，并用刻度尺测量出的间距、的间距。
改变入射小球沿斜槽滚下的高度，重复步骤和，多次测量的数据加下表所示
表中的_________保留位有效数字。
的平均值为_________保留位有效数字。
理论研究表明，对本实验的碰撞过程是否为弹性碰撞可由判断。若两小球的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为__________________用和表示，本实验中其值为_________保留位有效数字；若该值与中结果间的差别在误差允许范围内，则可认为斜槽末端两个小球的碰撞为弹性碰撞。
四、计算题（本大题共3小题，共48分）
10. （本小题满分14分） 如图所示，在光滑水平桌面上有质量为的小球和质量为的小球，、之间压缩一轻弹簧轻弹簧与两小球不拴接，桌面边缘处放置一质量也为的橡皮泥球，在处固定一与水平面相切的光滑竖直的半圆轨道．释放被压缩的轻弹簧，、两小球被轻弹簧弹出，小球与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过半圆形轨道的最高点；小球与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的点．已知桌面高为，点到桌面边缘的水平距离为，重力加速度为，求：
小球经过半圆轨道最低点时对轨道的压力大小；
小球与橡皮泥球碰撞前的速度大小；
被压缩的轻弹簧的弹性势能．
11. （本小题满分16分） 如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为。纸面内有一正方形均匀金属线框，其边长为，总电阻为，边与磁场边界平行。从边刚进入磁场直至边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度匀速运动。求：
感应电动势的大小；
拉力做功的功率；
边产生的焦耳热。
12. （本小题满分18分）如图所示，两条足够长的平行金属导轨间距为，固定在倾角为的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为的电阻。在下方存在方向垂直于斜面向上、大小为的匀强磁场。质量为的金属棒从处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的图象如图所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取，，。
求金属棒与导轨间的动摩擦因数；
求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；
已知金属棒从进入磁场到速度达到时通过电阻的电荷量为，求此过程中电阻产生的焦耳热。2023年天津市新四区示范校高二年级第二学期期末联考
物理答案
一、单选题（本大题共5小题，共25分）
1. 2. 3. 4. 5.
二、多选题（本大题共3小题，共15分）
6. 7. 8.
三、实验题（本大题共1小题，每空2分，共12分）
9. 水平；；
四、计算题（本大题共3小题，共48分）
10. （本小题满分14分）
小球恰好通过点，在点，由牛顿第二定律得：，由到过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：，
在点，由牛顿第二定律得：，解得：，由牛顿第三定律可知，在点对轨道的压力大小为：；
、碰撞后做平抛运动，平抛运动的时间：，做平抛运动的初速度：，
、碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：；
释放弹簧过程，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：，由能量守恒定律得：，解得：；
11.（本小题满分16分）
根据导体切割磁感应线处的感应电动势计算公式可得：；
拉力做功功率等于回路中产生的电功率，则；
进入磁场的运动时间
产生的总热量
边产生的热量。
12. （本小题满分18分）
在内，金属棒的加速度为
解得：
由牛顿第二定律得：
解得
金属棒速度达到最大速率时，此时处于平衡状态，假设金属棒的最大速度为，
此时金属棒切割磁感线产生的感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律可得
由安培力公式可得
对金属棒：
联立得：
由闭合电路欧姆定律和欧姆定律以及电流的定义式可得
得：
解得：
由动能定理得
电阻产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，则
